Практическая работа по "Экологии"

Рассматривая  поток энергии в экосистемах, легко понять также, почему с повышением трофического уровня биомасса снижается. Здесь проявляется третий основной принцип функционирования экосистем: чем больше биомасса популяции, чем  ниже должен быть занимаемый ею трофический  уровень, или иначе: на конце длинных  пищевых цепей не может быть большой  биомассы. 
 

Задание 7.

Какие типы организмов играют основную роль в поддержании круговорота биогенных  элементов?

Ответ: Вещество (в том числе биогенные элементы: углерод, азот, фосфор, сера) может передаваться в сообществе по замкнутым циклам и использоваться повторно, в отличие от энергии.

Решающую  роль в поддержании круговорота  биогенных элементов играют редуценты, которые разлагают органическое вещество на простые неорганические соединения. Если бы биомасса, в конечном счете, не разлагалась, запас биогенов исчерпался бы и жизнь на Земле прекратилась.

Редуценты - это организмы, которые питаются мертвым органическим веществом (детритом), разлагая его. К ним относятся всевозможные сапрофитные бактерии, грибы и животные:

-  в почве - это мелкие беспозвоночные, питающиеся отбросами, например, мелкие клещи, земляные черви, многоножки;

-   в водных экосистемах - моллюски, крабы и черви; при гниении - бактерии;

-  при разложении растительного отпада - грибы.

По составу  и активности сообщества редуцентов не менее разнообразны, чем другие сообщества, но, к сожалению, большинство этих организмов оказываются скрытыми от глаз наблюдателя. Можно с уверенностью сказать, что полное разложение органического материала возможно только благодаря совместной активности широкого круга специализированных организмов. Скорость разложения определяет скорость поступления к растениям высвободившихся минеральных биогенных элементов, таких, как фосфор и азот.

На суше главным источником биогенных элементов (катионов) служит почва, которая получает их в процессе разрушения материнских  пород. Катионы абсорбируются корнями, распределяются различными органами растений, накапливаются в листве, т.е. входят в корм растительноядных потребителей последующих порядков в цепи питания.

Минерализация погибших организмов возвращает биогенные  катионы в почву, создается впечатление, что цикл способен продолжаться беспрерывно. Однако почва выщелачивается дождями, дождевые воды переносят катионы  в систему подземного стока, а  также и в поверхностный сток: в реки, моря, иногда в значительных количествах. 
 

Выщелачивание - автокаталитический процесс: чем больше оно прогрессирует, тем больше деградируют  почвенные коллоиды. Положение становится особенно тяжелым в тропических  местностях: ливневые дожди, низкая абсорбируемость почвенного комплекса (малое количество гумуса), истощение почв монокультурами сахарного тростника, кофе, какао, кукурузы, арахиса.

Когда вырубаются или выжигаются леса под  сельское хозяйство, то минерализованный таким путем запас биогенных  веществ быстро выщелачивается дождями  и почва утрачивает свое плодородие. Если на ней временно прекратить посевы, то она вновь может дать жизнь  лесу, но уже вторичному, с менее  ценой биомассой, чем у первоначального  сообщества. После повторения подобных операций почва будет покрываться  все более и более скудной  растительностью с уменьшающейся  продукцией биомассы.

Сначала образуется саванна, затем степь, наконец, пустыня. Значит, круговорот минеральных  катионов сопровождает циклы углерода и азота. В умеренных широтах  последствия выщелачивания не так  резки, но все-таки в результате вырубок (сплошных под корень), при корчевке пней и снятия дерна разрушается  гумус - ресурс питательных веществ. Следовательно, нарушается круговорот, его полнота: переход к пустоши  или лугу, со скудной растительностью  и меньшим запасом биомассы. 
 

Задание 8.

Какие из современных антропогенных факторов оказывают наиболее сильное влияние  на жизнь  биосферы? В чем проявляется  это влияние?

Ответ: Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

Предупреждая  о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще  полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической  силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности проявляются  в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении  структуры поверхности Земли, изменении  климата. Антропогенные воздействия  приводят к нарушению практически  всех природных биогеохимических циклов.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу  ежегодно выбрасывается около 20 млрд. т углекислого газа и поглощается

соответствующее количество кислорода. Природный запас  СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд. т. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации  

углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых  химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и  соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных  связей в биосфере.

Итогом  нарушения прозрачности атмосферы, а следовательно, и теплового баланса может явиться возникновение «парникового эффекта», то есть увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные нарушения климата, затопление прибрежных низменностей и многие другие неблагоприятные последствия.

Выброс  в атмосферу промышленных газов, включающих такие соединения, как  окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

Наибольшую  опасность представляет радиоактивное  загрязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее  время радиоактивные элементы достаточно широко используются в различных  областях. Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов  приводит к серьезным радиоактивным  загрязнениям. Радиоактивное заражение  биосферы связано, например, с испытаниями  атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить  в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую  долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных  объектах.

Так, при  взрыве на Чернобыльской атомной  станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерного топливам. Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осадков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

  

Задание 9.

Какую работу выполняют службы мониторинга  окружающей среды?

Ответ: В XX веке, в науке возник термин мониторинг для определения системы повторных целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и времени.

Экологический мониторинг - это информационная система  наблюдений, оценки и прогноза изменений  в состоянии окружающей среды, созданная  с

целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных  процессов. Росгидромет является головной организацией в осуществлении государственной службы мониторинга окружающей среды, предусматривающей организацию и проведение наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды и её изменений под воздействием  
 

хозяйственной деятельности. Мониторинг окружающей среды России входит в систему глобального мониторинга окружающей среды.

Объектами наблюдения Росгидромета являются:

-  атмосфера,

-  почвы,

-  поверхностные воды суши,

-  морская среда,

-  сельскохозяйственные культуры,

-  пастбищная растительность,

-  околоземное космическое пространство.

Регулярная  информация поступает от 682 стационарных постов в 248 городах и поселках, трех станций по наблюдению за трансграничным перемещением загрязняющих веществ, шести  станций фонового мониторинга в  биосферных заповедниках России, кораблей наземного наблюдения.

Поток информации в иерархической системе  ОГСНК:

Росгидромет не наделен предупредительными или  карательными средствами реагирования на выявляемые правонарушения, его  задача заключается в передаче полученной информации соответствующим органам  исполнительной власти, предприятиям и организациям для принятия мер.

Блок-схема  системы мониторинга.

Система экологического мониторинга накапливает, систематизирует и анализирует  информацию:

-  о состоянии окружающей среды;

- о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e., об источниках и факторах воздействия);

- о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

- о существующих резервах биосферы.

В соответствии с приведенными определениями и  возложенными на систему функциями  мониторинг включает три основных направления  деятельности:

-  наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды;

-  оценку фактического состояния среды;

-  прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.

Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за состоянием окружающей среды и  ее изменением под влиянием хозяйственной  и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных  ресурсов, оздоровлению окружающей природной  среды, соблюдения требований природоохранительного  законодательства и нормативов качества окружающей природной среды. Таким образом, в природоохранительном законодательстве государственная служба мониторинга определена фактически как часть общей системы экологического контроля. 
 
 
 
 
 
 
 

Задание 10.

Какое требование принадлежит к числу важнейших принципов рационального природопользования?

Ответ: Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих принципах:

К важнейшим  принципам относится принцип  системного подхода, который предусматривает  всестороннюю комплексную оценку воздействия  производства на среду и её ответных реакций. С позиции системного подхода ни один природный ресурс не может использоваться или охраняться независимо друг от друга. Так, например, повышение плодородия почв за счет орошения с помощью оросительных систем может привести к истощению водных ресурсов, которые необходимо предвидеть и предупредить. Сбросы отходов в реку должны оцениваться не только по воздействию их на рыбу, но и на биохимию данного водного объекта и на всю систему водоснабжения района, где протекает эта река, включая тот водоём или водоток, куда эта река впадает.

Принцип оптимизации природопользования заключается  в принятии наиболее целесообразного  решения в использовании природных  ресурсов и природных систем, на основе одновременного экологического и экономического подхода, прогноза развития различных отраслей и географических регионов. В соответствии с этим принципом целесообразным является перемещение некоторых лесоперерабатывающих предприятий в восточные районы страны, ближе к запасам сырья, что снижает нагрузку на истощенные запасы древесины в Европейской  части России.